2022年高中物理第章能量守恒与可持续发展章末综合测评沪科版必修 .pdf

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1、1 章末综合测评 (四) ( 时间： 60 分钟满分： 100 分) 一、选择题 ( 本题共 8 小题，每小题6 分在每小题给出的四个选项中，第 15 题只有一项符合题目要求，第 68 题有多项符合题目要求全部选对的得 6 分，选对但不全的得3 分，有选错的得0 分) 1如图所示实例中均不考虑空气阻力，系统机械能守恒的是( ) A.上楼B.跳绳C.水滴石穿D.箭射出后【解析】人上楼、 跳绳过程中机械能不守恒，从能量转化角度看都是消耗人体的化学能；水滴石穿，水滴的机械能减少的部分转变为内能；弓箭射出过程中是弹性势能与动能、重力势能的相互转化，只有重力和弹力做功，机械能守恒【答案】D 2如图 1

2、所示，某段滑雪雪道倾角为30，总质量为m( 包括雪具在内) 的滑雪运动员从距底端高为h处的雪道上由静止开始匀加速下滑，加速度为13g. 在他从上向下滑到底端的过程中，下列说法正确的是( ) 图 1 A运动员减少的重力势能全部转化为动能B运动员获得的动能为13mgh名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 8 页 - - - - - - - - - 2 C运动员克服摩擦力做功为23mghD下滑过程中系统减少的机械能为13mgh【解析】运动员的加速度为13g，沿斜面：1

3、2mgfm13g，f16mg，Wf16mg2h13mgh，所以 A、C项错误， D项正确；Ekmgh13mgh23mgh，B项错误【答案】D 3如图 2 所示，一质量为M的光滑大圆环，用一细轻杆固定在竖直平面内；套在大环上质量为m的小环 (可视为质点 ) ，从大环的最高处由静止滑下重力加速度大小为g，当小环滑到大环的最低点时，大环对轻杆拉力的大小为( ) 【导学号： 02690053】图 2 AMg 5mgB MgmgCMg 5mgD Mg10mg【解析】设小环到大环最低点的速度为v，由能量守恒定律，得12mv2mg2R小环在大环上做圆周运动，在最低点时，大环对它的支持力方向竖直向上，设为FN

4、，由牛顿第二定律，得FNmgmv2R由得FN5mg，由牛顿第三定律可知，小环对大环竖直向下的压力FNFN5mg.大环平衡，轻杆对大环的拉力为FFNMgMg5mg，选项 C正确【答案】C 4一小石子从高为10 m处自由下落，不计空气阻力，经一段时间后小石子的动能恰等于它的重力势能( 以地面为参考平面) ，g取 10 m/s2，则该时刻小石子的速度大小为( ) A5 m/s B 10 m/s C15 m/s D 20 m/s 【解析】设小石子的动能等于它的重力势能时速度为v，根据机械能守恒定律得mghmgh12mv2由题意知mgh12mv2，所以mghmv2故vgh10 m/s ，B正确名师资料总

5、结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 8 页 - - - - - - - - - 3 【答案】B 5. 如图 3 所示，物体A静止在光滑的水平面上，A的左边固定有轻质弹簧，与A质量相等的物体B以速度v向A运动并与弹簧发生碰撞，A与B始终沿同一直线运动，则A与B组成的系统动能损失最大的时刻是( ) 图 3 AA开始运动时B A的速度等于v时CB的速度等于零时D A和B的速度相等时【解析】因系统只有弹力做功，系统机械能守恒，故A与B组成的系统动能损失最大时，弹簧弹性势能最大又

6、因当两物体速度相等时，A与B间弹簧形变量最大，弹性势能最大，故 D项正确【答案】D 6. 如图 4 所示，一小球自A点由静止自由下落到B点时与弹簧接触， 到C点时弹簧被压缩到最短若不计弹簧质量和空气阻力，在小球由ABC的运动过程中( ) 图 4 A小球和弹簧总机械能守恒B小球的重力势能减少C小球在B点时动能最大D到C点时小球重力势能的减少量等于弹簧弹性势能的增加量【解析】小球由ABC的运动过程中， 小球和弹簧组成的系统只有重力和系统内弹力做功，机械能守恒，A正确；到C点时小球重力势能减少量等于弹簧弹性势能的增加量，B、D 正确；小球下落过程中动能先增大后减小，重力和弹力相等时小球动能最大，故C

7、 错误【答案】ABD 7下列过程中，可能发生的是( ) A某工作物质从高温热源吸收20 kJ的热量，全部转化为机械能，而没有引起其他变化B打开一高压密闭容器，其内气体自发溢出后又自发进去，恢复原状C利用其他手段，使低温物体的温度更低，高温物体的温度更高名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 8 页 - - - - - - - - - 4 D将两瓶不同液体混合，不会自发地各自分开【解析】根据能量转化的方向性可知，机械能可以完全转化为内能，但内能不能够完全转化成机械能

8、而不引起其他变化，内能完全转化为机械能需要借助其他条件，引起其他变化，选项 A错误；高压密闭容器内气体可以自由地溢出变为低压气体，但低压气体要变为高压气体，再返回到容器内需要外力作用才能完成，选项 B错误；利用空调和冰箱，通过消耗电能可以使物体的温度变得更低，利用电炉可以使物体的温度变得更高，选项 C正确；两瓶不同液体混合，分子间扩散，但扩散过程不可逆，选项D正确【答案】CD 8由光滑细管组成的轨道如图5 所示，其中AB段和BC段是半径为R的四分之一圆弧，轨道固定在竖直平面内一质量为m的小球，从距离水平地面高为H的管口D处静止释放，最后能够从A端水平抛出落到地面上下列说法正确的是( ) 【导学

9、号： 02690054】图 5 A小球落到地面时相对于A点的水平位移值为2RH2R2B小球落到地面时相对于A点的水平位移值为22RH4R2C小球能从细管A端水平抛出的条件是H2RD小球能从细管A端水平抛出的最小高度Hmin52R【解析】要使小球从A点水平抛出，则小球到达A点时的速度v0，根据机械能守恒定律，有mgHmg2R12mv2，所以H2R，故选项C正确，选项D错误；小球从A点水平抛出时的速度v2gH4gR，小球离开A点后做平抛运动，则有2R12gt2，水平位移xvt，联立以上各式可得水平位移x22RH4R2，选项 A错误，选项B正确【答案】BC 二、非选择题(共 4 小题，共 52 分)

10、 9(10 分)(2016 全国甲卷) 某物理小组对轻弹簧的弹性势能进行探究，实验装置如图6 所示：轻弹簧放置在光滑水平桌面上，弹簧左端固定，右端与一物块接触而不连接，纸带穿过打点计时器并与物块连接向左推物块使弹簧压缩一段距离，由静止释放物块，通过测量和计算，可求得弹簧被压缩后的弹性势能名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 8 页 - - - - - - - - - 5 图 6 (1) 实验中涉及下列操作步骤：把纸带向左拉直松手释放物块接通打点计时器电源向左推物

11、块使弹簧压缩，并测量弹簧压缩量上述步骤正确的操作顺序是_( 填入代表步骤的序号) (2) 图 7 中M和L纸带是分别把弹簧压缩到不同位置后所得到的实际打点结果打点计时器所用交流电的频率为50 Hz. 由M纸带所给的数据，可求出在该纸带对应的实验中物块脱离弹簧时的速度为_ m/s. 比较两纸带可知，_( 填“M”或“L”) 纸带对应的实验中弹簧被压缩后的弹性势能大图 7 【解析】(1) 实验时首先向左推物块使弹簧压缩，测量出弹簧压缩量，然后把纸带向左拉直，先接通打点计时器电源，待打点稳定后，再松手释放物块，故正确的操作顺序是 . (2) 物块脱离弹簧后将在光滑水平桌面上做匀速直线运动，由M纸带可

12、知物块脱离弹簧时的速度vxt2.57220.02m/s1.29 m/s.比较M、L两纸带，物块脱离弹簧后在相同时间内的位移M的比L的大， 则M纸带对应的那次实验中物块在脱离弹簧后的速度大，即M纸带对应的实验中弹簧被压缩后的弹性势能大【答案】(1) (2)1.29 M10(10 分) 用如图 8 实验装置验证m1、m2组成的系统机械能守恒m2从高处由静止开始下落，m1上拖着的纸带打出一系列的点，对纸带上的点迹进行测量，即可验证机械能守恒定律图 9 甲给出的是实验中获取的一条纸带：0 是打下的第一个点，每相邻两计数点间还有4 个点 ( 图中未标出 )，计数点间的距离如图所示已知m150 g，m21

13、50 g，打点计时器工作频率为50 Hz，则(g取 10 m/s2，结果保留两位有效数字) 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 8 页 - - - - - - - - - 6 图 8 (1) 纸带上打下计数点5 时的速度v_m/s；(2) 在打05 的过程中系统动能的增量Ek_J，系统势能的减少量Ep_J，由此得出的结论是_ (3) 若某同学作出12v2-h图象图 9 乙所示，则当地的重力加速度g _ m/s2. 甲乙图 9 【解析】(1) 在纸带上打下计数点

14、5 时的速度大小为vx46t4621.60 26.40250.02102m/s2.4 m/s. (2) 在打点 05 过程中系统动能的增量为Ek12(m1m2)v2012(50150)10 32.42 J 00.58 J系统重力势能的减少量为Ep(m2m1)gh05(15050) 10 310(38.40 21.60) 102J0.60 J 实验结果表明，在误差允许的范围内，m1、m2组成的系统重力势能的减少量等于动能的增加量，即系统的机械能守恒(3)m1、m2组成的系统机械能守恒，则m2ghm1gh12m2v212m1v20，整理得v2gh名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - -

15、 - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 8 页 - - - - - - - - - 7 可见，重力加速度g大小等于v22-h图象斜率的2 倍，则g25.821.20 m/s29.7 m/s2. 【答案】(1)2.4 (2)0.58 0.60 系统的机械能守恒(3)9.7 11(14 分) 如图 10 所示，质量为m的长木块A静止于光滑水平面上，在其水平的上表面左端放一质量为m的滑块B，已知木块长为L，它与滑块之间的动摩擦因数为，现用水平向右的恒力F拉滑块B. 图 10 (1) 当长木块A的位移为多少时，B从A的右端

16、滑出？(2) 求上述过程中滑块与木块之间产生的内能【解析】(1) 设B从A的右端滑出时，A的位移为l，A、B的速度分别为vA、vB，由动能定理得mgl12mv2A(Fmg) (lL) 12mv2B又由等时性可得vAaAvBaB( 其中aAg，aBFmgm) 解得lmgLF2mg. (2) 由功能关系知，拉力F做的功等于A、B动能的增加量和A、B间产生的内能，即有F(lL) 12mv2A12mv2BQ解得QmgL. 【答案】(1)mgLF2mg(2) mgL12(18 分) 如图 11 所示，一小球从A点以某一水平向右的初速度出发，沿水平直线轨道运动到B点后，进入半径R10 cm 的光滑竖直圆形

17、轨道，圆形轨道间不相互重叠，即小球离开圆形轨道后可继续向C点运动，C点右侧有一壕沟，C、D两点的竖直高度h0.8 m ，水平距离s1.2 m ，水平轨道AB长为L11 m ，BC长为L23 m ，小球与水平轨道间的动摩擦因数 0.2 ，重力加速度g取 10 m/s2. 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 8 页 - - - - - - - - - 8 图 11 (1) 若小球恰能通过圆形轨道的最高点，求小球在A点的初速度；(2) 若小球既能通过圆形轨道的最高点

18、，又不掉进壕沟，求小球在A点初速度的范围是多少？【导学号： 02690055】【解析】(1) 小球恰能通过最高点，有mgmv2R，由B到最高点有12mv2B12mv2mg2R. 由AB有 mgL112mv2B12mv2A. 解得在A点的初速度vA3 m/s. (2) 若小球恰好停在C处，则有mg(L1L2) 012mv2A，解得在A点的初速度vA4 m/s. 若小球停在BC段，则有 3 m/s vA4 m/s. 若小球能通过C点，并恰好越过壕沟，则有h12gt2，svCt，mg(L1L2) 12mv2C12mv2A，则有vA5 m/s. 若小球能过D点，则vA5 m/s.综上，初速度范围是：3 m/s vA4 m/s 或vA5 m/s.【答案】(1)3 m/s (2) 3m/s vA4 m/s 或vA5 m/s 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 8 页 - - - - - - - - -